一种超低水份苏氨酸生产方法
【专利摘要】本发明属于苏氨酸生产【技术领域】，公开了一种超低水份苏氨酸生产方法，其包括如下步骤：制备苏氨酸发酵液，去除菌体蛋白和脱色，菌体蛋白处理，制备晶体以及干燥。本发明菌株配伍效果好，发酵产量高；并且苏氨酸结晶颗粒大，含水量低，能够满足市场的需求。
【专利说明】一种超低水份苏氨酸生产方法
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【技术领域】 本发明属于苏氨酸生产【技术领域】，具体涉及一种超低水份苏氨酸生产方法。
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【背景技术】 苏氨酸（Threonine，简写为Thr)，学名2-氨基-3-羟基丁酸，属于脂肪族氨基酸，微 甜，因结构与苏糖相似而得名，是构成人和动植物蛋白质的一种必需氨基酸，主要用于医 药、化学试剂、营养强化剂，可以强化乳制品，具有恢复人体疲劳，促进生长发育的效果。近 年来，随着经济的发展，市场对苏氨酸需求持续稳定增长，是需求增长最快的氨基酸品种之 一，特别是在化学及生化、食品添加剂、饲料添加剂等方面的用量增长迅速，大有取代色氨 酸而成为除赖氨酸、蛋氨酸以外的发展最迅速的第三大氨基酸。
[0003] 按照国际标准，高纯度苏氨酸是含量98. 5 %以上苏氨酸，其干燥失重不大于 1.0%，然而通过生产实践，满足上述水份含量的产品在市场流通过程极易吸潮结块，影响 产品使用，给企业带来巨大损失。其结块原因主要为颗粒细小，比表面积过大，残留一些母 液杂质，造成干燥脱水困难，使得苏氨酸极易吸潮结块，不易保存，提高了成本。
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【发明内容】
为了解决苏氨酸产品水份含量过高以及发酵产率低等技术问题，本发明提出了一种超 低水份苏氨酸生产方法。
[0005] 本发明是通过如下技术方案来实现的： 一种超低水份苏氨酸生产方法，其包括如下步骤： 1) 制备苏氨酸发酵液：将大肠杆菌工程菌K12 Λ dapA和黄色短杆菌ATCC14067的混 合菌液按照10%的接种量接入种子罐中进行培养，在温度为32°C，摇床转速为180r/min， 培养16小时得到液体A;然后按照液体A :发酵罐培养基为I : 10的体积比转入发酵罐 中培养，温度32°C，培养5天，得到发酵液； 2) 去除菌体蛋白和脱色：发酵液经微膜过滤，所述微膜孔径为0. 04-0. 06 μ m，3000r/ min离心3-5分钟，收集除菌液和菌体蛋白；然后将除菌液泵入脱色罐进行脱色处理，脱色 罐中添加占除菌液质量1. 5%的活性炭，控制脱色罐内的温度为45-50°C，脱色30分后板框 过滤去除活性炭得到液体B ; 3) 菌体蛋白处理：将菌体蛋白加入到搅拌反应器，并加入适量温水调匀，调整固含量 8%，调整反应温度55°C，加少许硫酸调整pH6. 5,然后加入溶菌酶3kg/m3和中性蛋白酶 10kg/m3,酶解时间为8小时获得酶解液，然后采用碟片分离机离心去除细胞壁，收集上清 液，浓缩成膏状物，最后干燥得到的菌体蛋白粉； 4) 制备晶体：料液B经过蒸发器浓缩至原液体积的1/3,用间歇式单效浓缩结晶锅结 晶，当锅内料液浓缩至波美度27-30时开始加晶种，结晶过程控制温度65°C左右，真空度 0. 08MPa左右；当锅内晶体大小在0. 7-1. 8mm间时，用离心机离心，离心机转速由400-500r/ min以10r/s的速率升至900-980r/min，然后维持900-980r/min的转速离心150s左右，最 后收集晶体； 5) 干燥：分离出的晶体采用旋转闪蒸干燥机干燥，干燥温度为150°C，干燥好的苏氨酸 用凉风冷却至30°C -40°C，即得。
[0006] 优选地， 混合菌液由大肠杆菌工程菌液和黄色短杆菌液按照体积比为5 : 1混合，两种菌液的 浓度均为IX IO8个/mL ; 种子罐培养基组分为（1L):酵母膏4g，葡萄糖3g，硫酸铵0. 5g，七水硫酸亚铁0. Olg， MgSO4 0· 02g，KH2PO4 0· lg，其余为水，pH 值 6. 5 ; 所述发酵罐培养基组分为：葡萄糖80g/L，玉米浆10g/L，碳酸钙0. 75g/L，KH2P04 0. Ig/ L，硫酸铵 2g/L，MgSO4 2g/L，NaCl 0· 2g/L，pH 值 6. 5。
[0007] 本发明使用的菌株属于一般商品，可以从市售途径购买获得。
[0008] 本发明取得的有益效果主要包括： 本发明在现有技术的基础上，通过大量试验发现，采用两种菌液按照一定比例混合，二 者之间具备一定的协同作用，比常规的单一菌株发酵方法，能够大大提高苏氨酸的产量，采 用最优比例5 : 1混合，其他条件不变的前提下，产量较大肠杆菌单一菌株可提高20%以 上。
[0009] 本发明结晶出的苏氨酸颗粒大于传统苏氨酸结晶颗粒0. 17-0. 5mm的粒径；离心 控制既可以使物料保持较高的分离因数，又可以保持较快的分离速度；本发明降低了苏氨 酸颗粒的比表面积，减少母液的附着面积，母液分离彻底，分离速度快。
[0010] 本发明一种超低水份苏氨酸生产方法，所用的工艺经过反复实验论证，最终的得 出颗粒大小0. 7-1. 8mm，含水量小于0. 1%的苏氨酸产品，产品各项指标均符合国标要求，能 满足大部分顾客要求。
[0011] 通过本发明制备的废弃菌体蛋白粉完全可替代市售酵母粉产品，从而大幅度降低 苏氨酸发酵成本，给企业带来巨大经济效益。
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【具体实施方式】 为了使本【技术领域】的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实 施例，对本发明进行更加清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实 施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0013] 实施例1 一种超低水份苏氨酸生产方法，其包括如下步骤： 1)制备苏氨酸发酵液：选取大肠杆菌工程菌K12 Λ dapA (可参见"大肠杆菌工程菌 K12 Λ dapA发酵产L-苏氨酸培养基的优化"，湖南农业科学)和黄色短杆菌ATCC14067 (可 参见CN1305009A以及CN1284560A等文献)作为发酵菌株；将混合菌液（大肠杆菌工程菌液 和黄色短杆菌液按照体积比为5 : 1混合，两种菌液的浓度均为IX IO8个/mL)按照10% (体积比）的接种量接入种子罐中进行培养，在温度为32°C，摇床转速为180r/min，培养16 小时得到液体A，其中，种子罐的培养基组分为（1L):酵母膏4g，葡萄糖3g，硫酸铵0. 5g，七 水硫酸亚铁〇· 〇lg，MgSO4 0· 02g，KH2P04 0· lg，其余为水，pH值6. 5 ;然后按照液体A :发酵 罐培养基为1 : 10的体积比转入发酵罐中培养，温度32°C，培养5天，所述发酵罐培养基组 分为：葡萄糖 80g/L，玉米浆 10g/L，碳酸钙 0· 75g/L，KH2PO4 0· lg/L，硫酸铵 2g/L，MgSO4 2g/ L，NaCl 0· 2g/L，pH值6· 5 ;制得发酵液的基本参数为：pH值6· 6,苏氨酸含量：12g/100ml， 干物：14g/100ml ; 2) 去除菌体蛋白和脱色：发酵液经微膜过滤，所述微膜孔径为0. 04 μ m，3000r/min离 心3分钟，收集除菌液和菌体蛋白；然后将除菌液泵入脱色罐进行脱色处理，脱色罐中添加 占除菌液质量1. 5%的活性炭，控制脱色罐内的温度为45°C，脱色30分后用板框过滤去除活 性炭得到液体B ; 3) 菌体蛋白处理：将菌体蛋白加入到搅拌反应器，并加入适量温水调匀，调整固含量 (w/w)8%，调整酶解反应温度55°C，调整pH6. 5,然后加入溶菌酶（30000U/g)3kg/m3和中性 蛋白酶（50000U/g) 10kg/m3,酶解时间为8小时获得酶解液，然后采用碟片分离机离心去除 细胞壁，收集上清液，浓缩成膏状物，最后通过喷浆造粒流化床干燥，得到的菌体蛋白粉； 4) 制备晶体：料液B经过蒸发器浓缩至原液体积的1/3,用间歇式单效浓缩结晶锅结 晶，当锅内料液浓缩至波美度（°Be)为27时开始加晶种，结晶过程控制温度65°C，真空度 0. 08MPa ;当锅内晶体大小在I. Omm时，用离心机离心，离心机转速由400r/min以10r/s的 速率升至900r/min，然后维持900r/min的转速离心150s，最后收集晶体； 5) 干燥：分离出的晶体采用旋转闪蒸干燥机干燥，干燥温度为150°C，干燥好的苏氨酸 用凉风冷却至30°C，即得。
[0014] 实施例2 一种超低水份苏氨酸生产方法，其包括如下步骤： 1) 制备苏氨酸发酵液：选取大肠杆菌工程菌K12 Λ dapA和黄色短杆菌ATCC14067作为 发酵菌株；将混合菌液（大肠杆菌工程菌液和黄色短杆菌液按照体积比为5 : 1混合，两种 菌液的浓度均为IX IO8个/mL)按照10% (体积比）的接种量接入种子罐中进行培养，在 温度为32°C，摇床转速为180r/min，培养16小时得到液体A，其中，种子罐的培养基组分为 (1L):酵母膏4g，葡萄糖3g，硫酸铵0· 5g，七水硫酸亚铁0· Olg，MgSO4 0· 02g，KH2PO4 0· lg， 其余为水，pH值6. 5 ;然后按照液体A :发酵罐培养基为I : 10的体积比转入发酵罐中培 养，温度32°C，培养5天，所述发酵罐培养基组分为：葡萄糖80g/L，玉米浆10g/L，碳酸钙 0· 75g/L，KH2PO4 0· lg/L，硫酸铵 2g/L，MgSO4 2g/L，NaCl 0· 2g/L，pH 值 6. 5 ;制得发酵液的 基本参数为印!1值6.6，苏氨酸含量：138/10〇1111，干物：158/10〇1111 ; 2) 去除菌体蛋白和脱色：发酵液经微膜过滤，所述微膜孔径为0. 06 μ m，3000r/min离 心5分钟，收集除菌液和菌体蛋白；然后将除菌液泵入脱色罐进行脱色处理，脱色罐中添加 占除菌液质量1. 5%的活性炭，控制脱色罐内的温度为50°C，脱色30分后用板框过滤去除活 性炭得到液体B ; 3) 菌体蛋白处理：将菌体蛋白加入到搅拌反应器，并加入适量温水调匀，调整固含量 (w/w)8%，调整酶解反应温度55°C，加少许硫酸调整pH6. 5,然后加入溶菌酶（30000U/g) 3kg/m3和中性蛋白酶（50000U/g) 10kg/m3,酶解时间为8小时获得酶解液，然后采用碟片分 离机离心去除细胞壁，收集上清液，浓缩成膏状物，最后通过喷浆造粒流化床干燥，得到的 菌体蛋白粉； 4) 制备晶体：料液B经过蒸发器浓缩至原液的3倍，用间歇式单效浓缩结晶锅结晶，当 锅内料液浓缩至波美度30时自然起晶，结晶过程控制温度65 °C，真空度0. 08MPa ;当锅内晶 体大小在I. 5mm时，用离心机离心，离心机转速由500r/min以10r/s的速率升至980r/min， 然后维持980r/min的转速离心150s，最后收集晶体； 5)干燥：分离出的晶体采用旋转闪蒸干燥机干燥，干燥温度为150°C，干燥好的苏氨酸 用凉风冷却至40°C，即得。
[0015] 实施例3 一、本发明实施例1和实施例2采用大肠杆菌工程菌液和黄色短杆菌按照一定比例混 合，二者之间具备一定的协同作用，比常规的单一大肠杆菌工程菌株发酵方法，能够大大提 高苏氨酸的产量，其他条件不变的前提下，发酵液中苏氨酸的含量可提高20%以上。
[0016] 二、本发明将实施例1制备的菌体蛋白粉，替代市售标准Yro培养基中的酵母粉， 其余成分不变，在相同条件下培养酿酒酵母和毕赤酵母，通过比较细胞的生长情况（0D600) 评价产品的培养效果。具体见表1 : 表1
【权利要求】
1. 一种超低水份苏氨酸生产方法，其特征在于，所述生产方法包括如下步骤： 1) 制备苏氨酸发酵液：将混合菌液按照10%的接种量接入种子罐中进行培养，在温度 为32°C，摇床转速为180r/min，培养16小时得到液体A ;然后按照液体A :发酵罐培养基 为1 : 10的体积比转入发酵罐中培养，温度32°C，培养5天，得到发酵液； 2) 去除菌体蛋白和脱色：发酵液经微膜过滤，所述微膜孔径为0. 04-0. 06 μ m，3000r/ min离心3-5分钟，收集除菌液和菌体蛋白；然后将除菌液泵入脱色罐进行脱色处理，脱色 罐中添加占除菌液质量1. 5%的活性炭，控制脱色罐内的温度为45-50°C，脱色30分后用板 框过滤去除活性炭得到液体B ; 3) 菌体蛋白处理：将菌体蛋白加入到搅拌反应器，并加入适量温水调匀，调整固含量 8%，调整反应温度为55°C，调整pH6. 5,然后加入溶菌酶3kg/m3和中性蛋白酶10kg/m3,酶 解时间为8小时，获得酶解液，然后离心收集上清液，浓缩成膏状物，最后干燥得到菌体蛋 白粉； 4) 制备晶体：料液B经过蒸发器浓缩至原液体积的1/3,用结晶锅结晶，当锅内料液浓 缩至波美度27-30时开始加晶种，结晶过程控制温度65°C左右，真空度0. 08MPa左右；当锅 内晶体粒径在〇. 7-1. 8mm间时，用离心机离心，离心机转速由400_500r/min以10r/s的速 率升至900-980r/min，然后维持900-980r/min的转速离心150s左右，最后收集晶体； 5) 干燥：分离出的晶采用干燥机干燥，干燥温度为150°C，干燥好的苏氨酸用凉风冷却 至 30°C -40°C，即得。
2. 如权利要求1所述的生产方法，其特征在于， 所述混合菌液由大肠杆菌工程菌液和黄色短杆菌液按照体积比5 : 1混合制得，所述 大肠杆菌工程菌液或黄色短杆菌液的浓度均为I X IO8个/mL。
3. 如权利要求2所述的生产方法，其特征在于， 所述大肠杆菌工程菌为大肠杆菌工程菌K12 Λ dapA，所述黄色短杆菌为黄色短杆菌 ATCC14067。
4. 如权利要求1-3任其一所述的生产方法，其特征在于， 所述种子罐培养基的组分为：酵母膏4g，葡萄糖3g，硫酸铵0. 5g，七水硫酸亚铁 0· Olg，MgSO4 0· 02g，KH2PO4 0· lg，其余为水，pH 值 6. 5,配成 IL ; 所述发酵罐培养基的组分为：葡萄糖80g/L，玉米浆10g/L，碳酸钙0. 75g/L，硫酸铵2g/ L，MgSO4 2g/L，NaCl 0· 2g/L，KH2PO4 0· lg/L，pH 值 6. 5。
【文档编号】C12R1/13GK104212869SQ201410507158
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月28日 优先权日:2014年9月28日
【发明者】赵凤良, 郭永波, 董力青 申请人:呼伦贝尔东北阜丰生物科技有限公司